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一、熱粘合加固纖網(wǎng)基本原理

高分子聚合物材料大都具有熱塑性，即加熱到一定溫度后會軟化熔融，變成具有一定流動性的粘流體，冷卻后又重新固化，變成固體。熱粘合非織造工藝就是利用熱塑性高分子聚合物材料這一特性，使纖網(wǎng)受熱后部分纖維或熱熔粉末軟化熔融，纖維間產(chǎn)生粘連，冷卻后纖網(wǎng)得到加固而成為熱粘合非織造材料。

二、熱粘合工藝分類

熱軋粘合：利用一對加熱鋼輥對纖網(wǎng)進(jìn)行加熱，同時(shí)加以一定的壓力使纖網(wǎng)得到熱粘合。

電加熱
油加熱
磁感應(yīng)加熱

熱熔粘合：利用烘箱加熱纖網(wǎng)同時(shí)在一定風(fēng)壓條件下使之得到熔融粘合加固。

熱風(fēng)穿透式
熱風(fēng)噴射式

超聲波粘合：將電能通過專用裝置轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動，然后傳送到纖網(wǎng)上，導(dǎo)致纖網(wǎng)中纖維內(nèi)部的分子運(yùn)動加劇而產(chǎn)生熱能，使纖維軟化、熔融、流動和固化，從而使纖網(wǎng)得到粘合。

熱軋粘合與熱熔粘合的區(qū)別

熱軋粘合是指利用一對加熱輥對纖網(wǎng)進(jìn)行加熱，同時(shí)加以一定的壓力使纖網(wǎng)得到熱粘合加固。

熱熔粘合是指利用烘房加熱纖網(wǎng)使之得到粘合加固。

熱軋粘合和熱熔粘合的區(qū)別在于，熱軋粘合適用于薄型和中厚型產(chǎn)品，產(chǎn)品單位面積質(zhì)量大多在15～100g/m2，而熱熔粘合適合于生產(chǎn)薄型、厚型以及蓬松型產(chǎn)品，產(chǎn)品單位面積質(zhì)量為15～1000g/m2，兩者產(chǎn)品的粘合結(jié)構(gòu)和風(fēng)格存在較大的差異。

三、熱軋粘合工藝過程和機(jī)理

1、熱傳遞處理：當(dāng)纖網(wǎng)進(jìn)入軋輥組成的熱軋粘合區(qū)域時(shí)，由于軋輥具有較高的溫度，因此熱量將從軋輥表面?zhèn)飨蚶w網(wǎng)表面，并逐漸傳遞到纖網(wǎng)的內(nèi)層。

2、形變過程：向纖網(wǎng)提供熱量的另一個(gè)重要來源是形變熱，兩軋輥之間強(qiáng)大的壓力使高聚物產(chǎn)生形變而導(dǎo)致纖網(wǎng)溫度進(jìn)一步提高。

3、克萊帕倫效應(yīng)：高聚物分子受壓時(shí)熔融所需的熱量遠(yuǎn)比常壓下多，這就是所謂的clapeyron效應(yīng)。4、流動過程：在熱軋粘合過程中，纖網(wǎng)中部分纖維在溫度和壓力的作用下發(fā)生熔融，同時(shí)還伴隨著熔融的高聚物的流動過程，這也是形成良好粘合

結(jié)構(gòu)的條件之一。軋輥溫度升高將有利于熔融高聚物的流動。

5、擴(kuò)散過程：熱軋粘合時(shí)，在熔融高聚物的流動過程中，同時(shí)存在著高聚物分子向相鄰纖維表面的擴(kuò)散，纖維熔融相互接觸部分會產(chǎn)生擴(kuò)散過程，擴(kuò)散作用有利于形成良好的粘合。研究結(jié)果表明，高聚物在粘合過程中的擴(kuò)散距離僅為1nm左右，但對于纖網(wǎng)形成良好的粘合有重要的作用。

6、冷卻過程：在熱軋粘合過程中，由于纖網(wǎng)中纖維受到熱和機(jī)械作用，因此纖維的微觀結(jié)構(gòu)將發(fā)生一定的變化，纖維的性能也必然會產(chǎn)生一定程度的變化。加快熱軋粘合后纖網(wǎng)的冷卻速度，有利于改善產(chǎn)品的強(qiáng)度和手感。

熱軋粘合方式：點(diǎn)粘合、面粘合、表面粘合。

熱軋機(jī)的基本要求

（1）良好的導(dǎo)熱油加熱裝置與油溫控制裝置（2）設(shè)計(jì)良好、加工精度高、材質(zhì)好的熱軋輥

（3）熱軋輥主軸承要耐高溫
（4）熱軋機(jī)墻板要堅(jiān)固，加壓和調(diào)整軋輥要方便。

軋輥加熱方式

熱軋輥加熱方式目前主要有：

電加熱：利用電熱管或電熱絲發(fā)熱使軋輥受熱，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，升溫速度也比較快，但加熱均勻性差，溫度控制精度較低，不適合寬幅熱軋輥。

油加熱：采用導(dǎo)熱油作為熱媒體對軋輥進(jìn)行加熱。導(dǎo)熱油加熱后通過熱軋輥的芯軸的長孔輸入熱軋輥，熱軋輥呈一定壁厚的鋼管狀，管壁內(nèi)設(shè)有熱油導(dǎo)孔，并形成循環(huán)的熱油回路。導(dǎo)熱油通過軋輥內(nèi)部的熱油回路傳遞熱量，使軋輥升溫。導(dǎo)熱油從軋輥流出后經(jīng)過濾、加熱后再輸入軋輥。

電感應(yīng)加熱：電感應(yīng)加熱基本原理，是利用變壓器工作時(shí)產(chǎn)生的負(fù)效應(yīng)——發(fā)熱現(xiàn)象作為軋輥的熱源。

“熱管”工作原理

鋼輥體的軸向長圓孔有數(shù)十個(gè)，沿圓周方向均勻排列，孔的直徑、數(shù)量與排列均需精密計(jì)算。孔內(nèi)熱媒體(主要為純水)封閉成真空狀態(tài)，分別進(jìn)行著蒸發(fā)與液化，反復(fù)循環(huán)，這祥就形成了具有巨大熱傳輸能力的特殊裝置“熱管”，當(dāng)軋輥受電感應(yīng)作用被感應(yīng)電流加熱時(shí)，熱輥升溫至所需的特定溫度，在這一溫度條件下“熱管”內(nèi)熱媒體蒸發(fā)形成飽和蒸汽壓，如

果熱輥某部分表面因熱負(fù)荷而降溫，則其相鄰區(qū)域“熱管”內(nèi)的飽和蒸汽壓相應(yīng)降低，這樣就使周圍的高壓蒸汽流向這個(gè)區(qū)域，使蒸汽發(fā)生降壓液化，釋放部分潛熱，起到提高這一區(qū)域溫度的作用。反之，如果熱輥表面某一部分溫度高于相鄰區(qū)域，那么這部分“熱管”內(nèi)的熱媒體即發(fā)生沸騰、蒸發(fā)，帶走部分熱量，從而使軋輥該部位的溫度降低。

軋輥?zhàn)冃窝a(bǔ)償方式

在熱軋粘合時(shí)，由于壓力較高，熱軋輥發(fā)生彎曲變形是不可避免的。當(dāng)軋輥發(fā)生彎曲變形時(shí)，將導(dǎo)致整個(gè)軋輥鉗口壓力分布不均勻，造成纖網(wǎng)局部受不到熱軋粘合加固或粘合效果較差。因此要采取種種措施以減少變形或?qū)ψ冃芜M(jìn)行補(bǔ)償。

常用補(bǔ)償方式有：

中凸輥補(bǔ)償軸向交叉補(bǔ)償外加彎矩補(bǔ)償液壓支承芯軸補(bǔ)償

中凸輥補(bǔ)償彎曲變形

中凸輥補(bǔ)償彎曲變形，是一種簡單而有效的方式，但其僅僅適合于特定的軋輥工作壓力，因此該補(bǔ)償方法有一定的局限性。

軸向交叉補(bǔ)償彎曲變形

軸向交叉補(bǔ)償是指將軋輥的主軸承側(cè)向移位，從而使兩軋輥的軸線產(chǎn)生一定角度的交叉，這樣軋輥兩端的鉗口尺寸變大，當(dāng)施加壓力時(shí)，可達(dá)到補(bǔ)償彎曲變形的目的。調(diào)節(jié)主軸承的側(cè)向位移大小，可補(bǔ)償不同工作壓力產(chǎn)生的軋輥彎曲變形，因此該方法的適應(yīng)性要比中凸輥補(bǔ)償方法更好一些。

外加彎矩補(bǔ)償彎曲變形

這種方法是通過在軋輥外端施加彎矩來補(bǔ)償正常工作壓力引起的軋輥彎曲變形，補(bǔ)償系統(tǒng)是純機(jī)械式的，可根據(jù)不同工作壓力來調(diào)節(jié)。

液壓支承芯軸補(bǔ)償彎曲變形

液壓支承芯軸是補(bǔ)償軋輥彎曲變形的可靠、精確的方法。

電感應(yīng)加熱軋輥補(bǔ)償變形原理

通過將感應(yīng)線圈分段設(shè)置，分段控制，可按熱軋工藝要求使熱軋輥在加溫時(shí)中央部分凸起，以補(bǔ)償由于加壓造成的軋輥?zhàn)冃巍?/p>

四、熱熔粘合工藝過程及機(jī)理

熱熔粘合工藝是指利用烘房對混有熱熔介質(zhì)的纖網(wǎng)進(jìn)行加熱，使纖網(wǎng)中的熱熔纖維或熱熔粉末受熱熔融，熔融的聚合物流動并凝聚在纖維交叉點(diǎn)上，冷卻后纖網(wǎng)得到粘合加固而成為非織造材料。

1、熱傳遞過程利用熱空

氣穿透纖網(wǎng)對熱熔纖維進(jìn)行加熱，少數(shù)采用如紅外輻射的加熱方式。

2、流動過程在熱熔粘合過程中，纖網(wǎng)中部分纖維或熱熔粉末在溫度的作用下發(fā)生熔融，熔融的高聚物向纖維交叉點(diǎn)流動。

3、擴(kuò)散過程在熔融高聚物的流動過程中，同時(shí)存在著高聚物分子向相接觸的纖維表面的擴(kuò)散過程，擴(kuò)散作用有利于形成良好的粘合。

4、加壓和冷卻過程

在熱熔粘合過程中，纖網(wǎng)離開烘房的熱熔區(qū)域后應(yīng)馬上采用一對軋輥對纖網(wǎng)加壓，軋輥的機(jī)械作用，可改善纖網(wǎng)的粘合效果，同時(shí)提高產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、尺寸的穩(wěn)定性。

五、熱熔粘合的方式

熱熔粘合工藝按熱風(fēng)穿透形式可分為：

熱風(fēng)穿透式粘合：單層平網(wǎng)熱風(fēng)穿透式
雙網(wǎng)夾持熱風(fēng)穿透式
滾筒圓網(wǎng)熱風(fēng)穿透式

熱風(fēng)噴射式粘合：單簾網(wǎng)熱風(fēng)噴射式熱熔
雙簾網(wǎng)熱風(fēng)噴射式熱熔

1、熱風(fēng)穿透式粘合

(1)單層平網(wǎng)熱風(fēng)穿透式粘合
這種熱熔粘合方式采用了單層簾網(wǎng)，纖維沒有受到加壓作用，熱熔粘合后經(jīng)過相當(dāng)長的自然冷卻過程，因此產(chǎn)品蓬松、彈性好。

(2)雙網(wǎng)夾持熱風(fēng)穿透式粘合
纖網(wǎng)在熱風(fēng)穿透粘合時(shí)，由上下兩層簾網(wǎng)夾持，這樣，在生產(chǎn)較大定量的厚型產(chǎn)品時(shí)，可控制產(chǎn)品的厚度和密度。熱風(fēng)穿透粘合后，纖網(wǎng)還要經(jīng)過一道熱軋?zhí)幚?，進(jìn)一步控制產(chǎn)品厚度，并使產(chǎn)品表面比較光潔。熱軋后，纖網(wǎng)必須經(jīng)過水冷或風(fēng)冷，然后才成卷。

(3)滾筒圓網(wǎng)熱風(fēng)穿透式粘合
圓網(wǎng)熱風(fēng)穿透式粘合是近年來迅速發(fā)展的一種工藝，與圓網(wǎng)穿透對流式烘燥原理基本相同，纖網(wǎng)送入圓網(wǎng)熱風(fēng)穿透烘房后，熱風(fēng)從圓網(wǎng)的四周向滾筒內(nèi)徑方向噴入，對纖網(wǎng)進(jìn)行加熱。

2、熱風(fēng)噴射式粘合

(1)單簾網(wǎng)熱風(fēng)噴射式熱熔粘合梳理機(jī)輸出的薄網(wǎng)經(jīng)撒粉裝置加入熱熔粉末，然后由交叉鋪網(wǎng)裝置鋪成較厚的纖網(wǎng)，再輸入到烘房中進(jìn)行熱風(fēng)噴射加熱粘合。熱熔粘合后的纖網(wǎng)離開烘房后，再經(jīng)軋輥加壓作用，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)一步穩(wěn)定并改善非織造材料的表面質(zhì)量。

(2)雙簾網(wǎng)熱風(fēng)噴射式熱熔粘合雙網(wǎng)夾持方式可使產(chǎn)品不受熱風(fēng)噴射的影

響而變形，同時(shí)可調(diào)節(jié)產(chǎn)品密度并形成穩(wěn)定的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

六、熱熔粘合設(shè)備的基本要求

（1）能對纖網(wǎng)整個(gè)寬度進(jìn)行迅速而均勻的加熱，烘房內(nèi)各處溫度誤差應(yīng)≤1.5℃。

（2）熱風(fēng)的速度和方向均能控制，熱風(fēng)在循環(huán)流動過程中不破壞纖網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。

（3）能有效控制最終產(chǎn)品的密度。

（4）為了獲得良好的熱粘合效果，烘房應(yīng)有足夠的通過長度，以保證纖網(wǎng)有足夠的受熱時(shí)間。

（5）加熱能耗應(yīng)盡可能低，以降低生產(chǎn)成本。

七、超聲波粘合工藝過程及機(jī)理

超聲波粘合時(shí)，被粘合的纖網(wǎng)或疊層材料喂入傳振器和輥筒之間形成的縫隙，纖網(wǎng)或疊層材料在植入銷釘?shù)木植繀^(qū)域?qū)⑹艿揭欢ǖ膲毫?，在該區(qū)域內(nèi)纖網(wǎng)中的纖維材料受到超聲波的激勵(lì)作用，纖維內(nèi)部微結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生摩擦而產(chǎn)生熱量，最終導(dǎo)致纖維熔融。在壓力的作用下，超聲波粘合將發(fā)生和熱軋粘合一樣的熔融、流動、擴(kuò)散及冷卻等工藝過程。

八、超聲波粘合設(shè)備

超聲波粘合設(shè)備通常由超聲波控制電源、超聲波發(fā)生及施加系統(tǒng)，以及托網(wǎng)輥筒和輥筒傳動系統(tǒng)等組成，其關(guān)鍵部件是超聲波發(fā)生及施加系統(tǒng)，包括換能器、變幅桿、傳振桿及加壓裝置。

1、換能器
換能器是進(jìn)行能力轉(zhuǎn)換的器件，超聲波粘合工藝中使用的換能器是一種將電能轉(zhuǎn)換成高頻聲能的器件。
換能器按能量轉(zhuǎn)換原理，分為磁性換能器和電性換能器。

2、變幅桿和傳振桿 變幅桿又稱為波導(dǎo)桿，用來耦合換能器與負(fù)載的參數(shù)，同時(shí)起到固定整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的作用。傳振桿則用于在粘合區(qū)域激發(fā)振動。